Od czego zależy prędkość?

CO WYRÓŻNIA ŚRUBY TRAPEZOWE?

Jeżeli natomiast chodzi o śruby trapezowe, są niedrogie oraz wytrzymują duże obciążenia, dynamiczne i statyczne. Ważną zaletą tych elementów jest samohamowność. Cecha ta gwarantuje, że jeśli silnik elektryczny zasilający siłownik jest wyłączony, nie można wsunąć ani wysunąć tłoka.

Dzięki temu siłownik utrzymuje obciążenie nawet po odłączeniu zasilania i nie ma konieczności wyposażania go w dodatkowy mechanizm blokujący albo hamulec. Do zalet śrub tego typu zalicza się także odporność na wibracje i cichą pracę.

W śrubach trzeciego rodzaju obciążenie z nakrętki na tłok jest przenoszone przez wałki, co sprawia, że powierzchnia kontaktu jest większa niż w śrubach kulowych.

Dzięki temu śruby wałeczkowe charakteryzuje większa nośność oraz dłuższa żywotność w porównaniu do śrub kulowych. Ten typ śrub sprawdza się również w przypadku dużych prędkości i przyspieszeń. Ich zalety to ponadto: duża sztywność oraz precyzja.

Silniki liniowe

W silnikach (napędach) liniowych energia elektryczna z zasilania jest przekształcana bezpośrednio w energię mechaniczną ruchu postępowego obciążenia, nie ma więc w ich przypadku konieczności używania dodatkowych elementów, które zamieniałyby ruch obrotowy na ruch liniowy. Dwa najważniejsze podzespoły silnika tego typu to elektrycznie wzbudzany siłownik i stojan ze stałymi magnesami.

Zasadnicza różnica w porównaniu ze "zwykłymi" silnikami polega na tym, że stojan jest rozcięty i rozłożony do postaci liniowej, dzięki czemu tworzy ścieżkę magnetyczną, natomiast wzbudzany siłownik, będący odpowiednikiem wirnika, nie wykonuje ruchu obrotowego, lecz porusza się wzdłuż stojana, wytwarzając przy tym siłę. Warto zaznaczyć, że siłownik w zasadzie nie styka się ze stojanem.

Głównymi zaletami silników liniowych są ich doskonałe parametry dynamiczne, tzn. szybkość oraz przyspieszenie, które nie są ograniczane tarciem ani bezwładnością elementów mechanicznych.

Ponadto silniki liniowe wyróżnia: precyzja pozycjonowania, wysoką nadążność za zmianami wielkości zadanej, elastyczność oraz kompaktowość konstrukcji, jej modułowość, dzięki której łatwo można rozbudować system napędowy przez dodanie kolejnych segmentów wydłużających ścieżkę magnetyczną, dłuższa żywotność oraz w zasadzie bezobsługowość i cicha praca.

JAK DOBRAĆ SIŁOWNIK ELEKTRYCZNY?

Siłownik elektryczny należy dobrać stosownie do wymagań konkretnego zastosowania. Spośród parametrów, które można znaleźć w kartach katalogowych tych urządzeń, warto sprawdzić m.in.: powtarzalność pozycjonowania w obu kierunkach, warunki otoczenia, w jakich siłownik może pracować (zakres temperatur pracy, temperaturę otoczenia, wilgotność, wysokość), wymiary w zależności od wariantu zamocowania silnika, które powinno się odnieść do rozmiarów wolnej przestrzeni w miejscu montażu siłownika oraz siły, ciągnącą i pchającą.

Warto dodać, że niektóre siłowniki nie wytwarzają jednakowych sił ciągnącej i pchającej, a czasem jednej z nich nie są w stanie zapewnić w ogóle. W karcie katalogowej siłownika trzeba także sprawdzić, czy dla danego modelu urządzenia podczas pracy z maksymalną siłą, w przypadku planowanej metody montażu i długości skoku, nie występuje ryzyko wyboczenia tłoczyska. Należy oprócz tego zestawić wielkość spodziewanych sił bocznych z tymi dopuszczalnymi.

OD CZEGO ZALEŻY PRĘDKOŚĆ?

Sprawdzić także trzeba, czy maksymalna dopuszczalna prędkość przy danej długości skoku jest odpowiednia do potrzeb aplikacji, podobnie jak maksymalne przyspieszenie. Należy przy tym pamiętać, że prędkość siłownika może się zmieniać pod wpływem obciążenia w różnym stopniu w zależności od tego, jakim typem silnika jest on napędzany.

Na przykład w siłownikach, które współpracują z silnikami prądu stałego, zmiana prędkości jest odwrotnie proporcjonalna do obciążenia. W przypadku siłowników napędzanych silnikami prądu przemiennego efekt ten jest mniej odczuwalny. Inne czynniki, które mogą wpływać na prędkość ruchu, to m.in. parametry zasilania (wartość oraz częstotliwość napięcia) oraz temperatura otoczenia.

Aby dobrać odpowiedni silnik i przekładnię, należy obliczyć moment obrotowy niezbędny do wytworzenia w siłowniku zakładanej siły. Powinien on być sumą momentów napędowych dla wszystkich etapów cyklu roboczego. Na podstawie przeglądu wariantów mocowania silnika można z kolei dobrać właściwy kołnierz montażowy silnika. Trzeba również określić sposób mocowania siłownika.

Ważnym etapem jest wybór końcówki tłoczyska, do której zostanie przymocowane obciążenie. Można na przykład wybrać ten element z gwintem wewnętrznym albo zewnętrznym, z widełkami albo z uchem z przegubem.

Jeśli ważna jest kompensacja niewspółosiowości, to powinno się rozważyć zakup przegubu wahliwego, a kiedy chcemy zwiększyć stabilność i dokładność, zabezpieczyć się przed obrotem przy większych momentach obrotowych i skompensować siły boczne, warto dokupić prowadnice tłoczyska.

Adam Piernikarski

Tecnotion

W jakich maszynach i zastosowaniach używane są silniki liniowe?

Geneza napędów liniowych rozumianych jako silniki liniowe związana jest z ich użyciem w aplikacjach typu hi-end. Z biegiem lat i rosnącymi wymaganiami technicznymi odbiorców oraz spadkiem cen tych rozwiązań trafiały one do coraz prostszych zastosowań, z powodzeniem konkurując z listwami zębatymi, paskami zębatymi czy śrubami kulowymi.

Patrząc w ujęciu globalnym: napędy liniowe ciągle najczęściej wykorzystywane są w zaawansowanych maszynach przeznaczonych do produkcji półprzewodników, płytek PCB czy płaskich wyświetlaczy.

Coraz częściej możemy je spotkać w maszynach portalowych takich jak: lasery fiber i CO₂, maszyny waterjet, w cutterach do tekstyliów i szkła, układach pick & place, drukarkach cyfrowych, urządzeniach medycznych (tomografy, rentgeny, itd.) oraz w niezliczonych innych aplikacjach, gdzie wymagana jest dynamika, precyzja, niezawodność, bezawaryjność oraz kompaktowa budowa.

Jakie są cechy charakterystyczne silników liniowych?

Silniki liniowe integrują w sobie funkcje silnika serwo, przekładni oraz układu przeniesienia napędu. Co za tym idzie - głównymi przesłankami do ich wykorzystania są dynamika i dokładność wynikające ze specyfiki budowy oraz bardzo wysoka bezawaryjność.

Oczywiście wyeliminowanie przekładni i pozostałych elementów przeniesienia napędu ma zalety, ale generuje też wady. W przypadku aplikacji, gdzie przemieszczane są masy przekraczające kilkaset kilogramów, a dynamika ruchów jest bardzo duża, koszt aplikacji wzrasta znacząco.

Jakie wersje silników są u nas dostępne i popularne? Jak je dobierać?

Na rynku polskim najpopularniejsze są silniki liniowe rdzeniowe, które stanowią ciekawą alternatywę dla konwencjonalnych systemów przeniesienia napędu, aczkolwiek ceny pozwalają na ich aplikowanie w umiarkowanie zaawansowanych aplikacjach. Powoli na znaczeniu zyskują bardzo dynamiczne, ale i droższe silniki bezrdzeniowe.

Profesjonalne firmy mają lub udostępniają zaawansowane narzędzie do symulacji i doboru napędów bezpośrednich - silników liniowych i momentowych. Prawidłowy dobór nie uwzględnia tylko silników, ale również wiele innych warunków brzegowych oraz wsparcie, począwszy od fazy prototypowania, aż po uruchomienie produkcji seryjnej. Istotne też pozostaje doradztwo w zakresie doboru, enkoderów, napędów, sterowania czy prowadnic liniowych.